JP4373269B2 - 巻取り型電極組立体及びこれを備えた二次電池 - Google Patents

巻取り型電極組立体及びこれを備えた二次電池 Download PDF

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Description

本発明は巻取り型電極組立体及びこれを備えた二次電池に係り、さらに詳細には電極タブが形成された部分での電極間ショート問題を改善した巻取り型電極組立体及びこれを備えた二次電池に関する。
一般的に、二次電池は充電が不可能な一次電池とは異なり、充放電の可能な電池をいい、携帯電話、ノート型パソコン、カムコーダなどの先端電子機器分野で広く使われている。
特に、リチウム二次電池は作動電圧が3.6Vであり、携帯用電子装備電源に多用されているニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池より3倍も高く、単位重量当たりのエネルギー密度が高いという側面を持つことから、近年、急速に広まっている。
このようなリチウム二次電池は主に正極活物質としてリチウム系酸化物、負極活物質としては炭素材を使用している。一般的には、リチウム二次電池は、電解液の種類によって、液体電解質電池と、高分子電解質電池とに分類される。液体電解質を使用するリチウム二次電池はリチウムイオン電池と呼ばれ、高分子電解質を使用するリチウム二次電池はリチウムポリマー電池と呼ばれる。また、リチウム二次電池はさまざまな形に製造されているが、代表的な形としては、円筒形、角形、及びパウチ型が挙げられる。
これら二次電池は、基材に活物質を塗布してこれを乾燥し、ロールプレス及び切断して形成した正極および負極の間にセパレータを挿入して巻き取らせることによって構成したゼリーロール型電極組立体を使用する。そして、円筒形電池は前記電極組立体を円筒形カンに収納して電解液を注入後に密封することにより製造される。一方、角形電池は前記電極組立体を圧力を加えて平らにした後で角形カンに収納することによって製造される。
このような二次電池において、ゼリーロール型電極組立体は正極板及び負極板がセパレータを介在してゼリーロール型(渦巻状)に巻き取られたものをいう。このような電極組立体では各極板から正極タブ及び負極タブが外部に引き出されるが、このうち1つのタブは上方に引き出されてカンを密封するキャップ組立体に電気的に連結され、他のタブは下方に引き出されてカンの底部に形成された突起部に電気的に連結される。この時、角形二次電池の場合、2つの電極タブがいずれも上方に引き出されることもある。
上述したとおり、従来の円筒形電池は正極板と負極板とが1つのセパレータを介在して巻き取られていた。しかしながら、このような構成では、前記電極板のうち電極タブが溶接された部分によってセパレータが破損して、電気的な短絡を引き起こすおそれがあるといった問題がある。電極タブは、これを介して電池内から外部へ電荷が移動する部分であり、この電極タブが取り付けられている部分に電荷が集中して移動することによって発熱が生じる。これによりこの電極タブが取り付けられている部分の電極板も加熱され、この結果、セパレータの破損が生じるおそれがある。通常、電極タブが取り付けられている電極板はセパレータを介して他の他極電極板から分離されているが、セパレータに破損が生じることによって、加熱された電極板と他の他極電極板との間で電気的な短絡が引き起こされるおそれがある。
また、電極タブの場合、その端部に形成過程で、バー(burr: かえり、ささくれ、ばり、段差等)が発生しうるが、このバーにより薄いセパレータが損傷され、この結果、損傷されたセパレータの部分を通じて電気的な短絡が生じるおそれがある。
このように電極タブ部分での電気的な短絡の危険性が高まることを防止するために、特許文献1には電極板のタブ溶接部をポリマー物質でコーティングしてタブのバー部分によるセパレータの損傷を防止する方法が提案されている。
しかし、このようにポリマー物質をコーティングする方法は既存の電池製造工程にポリマーコーティング工程を追加せねばならないので、工程が複雑になって製造コストが高まるといった問題がある。
特許文献2には、電極タブが、渦巻式電極組立体より内側に折り曲げられ、この折り曲げられた電極タブの部分が電極組立体の内径の中心部に存在するように設計する技術が開示されている。しかしながら、この場合にも電極タブを巻芯部分に位置させることが難しく、また、次の工程で電極タブをカンの下面に溶接する際に溶接棒の挿入を妨害する要素として作用するので、実際工程で使用し難いといった問題がある。
一方、特許文献3には巻芯部分に位置した電極タブの部分が、セパレータを挟んで同一極性の電極板と出合うようにするとともに、他方の電極板の電極タブを電極組立体の最外周に位置させる二次電池が開示されている。この場合、電極タブが位置した電極板の表裏面に同じ極性の電極板が位置するので、たとえセパレータに破損が発生するとしても電気的な短絡を防止できるようになる。
しかしこの場合、巻芯部分の電極タブが溶接された電極板が、両側面で同一極性の電極板で出合わねばならないためにその無地部(露出部)を長く形成せねばならない一方、他方の電極板はその巻き取られる開始点を遅らせなければならない。したがって、このような構造では、結果的に電極反応に参与しない極板の部分が多く生じるようになる。これは電池において、不要な部分を増やす結果になって製造コストを上昇させる問題を招き、特に、円周長さが長い角形二次電池に適用する場合に大きな問題となる。
特開平11−273660号公報 特公平4−109551号公報 米国特許第5,508,122号明細書
本発明は前記のような問題点を解決するためのものであり、本発明の目的は、巻取り型電極組立体の電極タブが位置する部分から発生する電気的な短絡の危険性を下げることができる電極組立体及びこれを備えた二次電池を提供することである。
本発明の他の目的は、電極タブにバーなどの表面欠陥がある場合にも電気的な短絡を防止できる電極組立体及びこれを備えた二次電池を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、既存の工程設備をそのまま採用しつつ極板間の電気的な短絡の危険性を下げることができる電極組立体及びこれを備えた二次電池を提供することである。
前記のような目的を達成するためのに本発明は、少なくとも第1電極活物質が塗布された第1電極集電体を含み、前記第1電極集電体において前記第1電極活物質が塗布されておらず露出された露出部に第1電極タブが配置された第1電極板と、少なくとも第2電極活物質が塗布された第2電極集電体を含み、前記第2電極集電体において前記第2電極活物質が塗布されておらず露出された露出部に第2電極タブが配置され、前記第1電極板と共に巻き取られた第2電極板と、前記第1及び第2電極板間に介在された極板間セパレータと、を有し、少なくとも前記第1電極板に前記第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の一の側面には、前記極板間セパレータから一体に延びた少なくとも一重の保護セパレータがさらに介在されており、前記保護セパレータは、前記第1電極タブが前記第1電極板に配置された部分の位置を基準として端部側に位置する極板間セパレータ端部が、前記第1及び第2電極板間に介在されたものであることを特徴とする電極組立体を提供する。
本発明の他の特徴によれば、前記第1電極タブは前記電極組立体の中心部(中心部の近傍)に位置でき、この時、前記第1電極板に前記第1電極タブが配置された部分における前記第1基板の前記一の側面の反対側の側面には、前記極板間セパレータと保護セパレータとのうちの少なくとも1つのセパレータのみが位置し、電極活物質が位置しない。
発明のさらに他の特徴によれば、前記極板間セパレータの端部である保護セパレータは、二段に折り曲げられて前記第1及び第2電極板間に介在されうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第1電極タブは、前記第1電極集電体において前記電極組立体の中心部を向いた内側面に位置できる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記保護セパレータのうち少なくとも1つは、前記電極組立体の巻取り方向と反対方向に巻き取られつつ前記極板間セパレータから延びうる。
この時、前記第1電極タブが配置された部分における前記第1電極集電体の少なくとも一の側面に配置された保護セパレータのうち少なくとも1つは、前記第1電極タブが配置された部分における第1及び第2電極板間に位置した極板間セパレータの外層面に接するように延びうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記電極組立体は、1枚の極板間セパレータ(第1の極板間セパレータ)、第1電極板、他の1枚の極板間セパレータ(第2の極板間セパレータ)、及び第2電極板が順に積層された後で巻き取られたものであり、前記保護セパレータは前記第1及び第2の極板間セパレータのうち少なくとも1つの極板間セパレータから延びうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、少なくとも第1電極活物質が塗布される開始位置と第2電極活物質が塗布される開始位置とが同じでありうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第1電極板に前記第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の一の側面には、前記保護セパレータを介して、前記第2電極板が位置しうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第1電極タブが配された部分における前記第1電極板の前記一の側面に配置された保護セパレータのうち少なくとも1つは、前記第1電極タブが配置された部分における第1及び第2電極板間に位置した極板間セパレータの外層面に接するように延びうる。
本発明はまた、前記のような目的を達成するために、少なくとも第1電極活物質が塗布された第1電極集電体を含み、前記第1電極集電体において前記第1電極活物質が塗布されておらず露出された露出部に第1電極タブが配置された第1電極板と、少なくとも第2電極活物質が塗布された第2電極集電体を含み、前記第2電極集電体において前記第2電極活物質が塗布されておらず露出された露出部に第2電極タブが配置された第2電極板とを有し、前記第1及び第2電極板が2つのセパレータ間及びそのいずれか1つの一面にそれぞれ介在されて積層されることによって積層体を形成しており、当該積層体は、巻芯に挿入されて巻き取られており、前記2つのセパレータのうち少なくとも1つは前記巻芯を通って当該巻芯から前記巻芯円周長さの半分の長さ以上にわたって引き出された後巻き取られており、前記巻芯から引き出されたセパレータは、前記第1電極タブが前記第1電極板に配置された部分の位置を基準として端部側に位置するセパレータ端部が、前記第1及び第2電極板間に介在されることを特徴とする電極組立体を提供する。
本発明の他の特徴によれば、前記セパレータが巻芯から引き出された部分は、前記第1電極板に第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の一の側面まで延びうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第1電極板に第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の前記一の側面には、前記セパレータが引き出された部分と前記電極板間のセパレータとを介して第2電極板が位置できる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第1電極板に前記第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の前記一の側面と反対側の側面には、セパレータのみが位置し、電極活物質が位置しないようにできる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記セパレータが巻芯から引き出された部分の長さは、前記巻芯円周長さの半分の長さと前記巻芯から前記第1電極タブが配置された部分までの距離との和よりも長くすることが望ましい。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記セパレータが巻芯から引き出された部分が前記巻芯に少なくとも半回転分巻き取られた後に、前記第1電極板が巻き取られうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第1電極タブは、前記第1電極集電体において前記巻芯側を向いた内側面に位置できる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記セパレータが巻芯から引き出された部分は、電極組立体の巻取り方向と反対方向に巻き取られつつ延びうる。
本発明は前述の目的を達成するために、少なくとも第1電極活物質が塗布された第1電極集電体を含み、前記第1電極集電体において前記第1電極活物質が塗布されておらず露出された露出部に第1電極タブが配置された第1電極板と、少なくとも第2電極活物質が塗布された第2電極集電体を含み、前記第2電極集電体において前記第2電極活物質が塗布されておらず露出された露出部に第2電極タブが配置され、前記第1電極板と共に巻き取られた第2電極板と、前記第1及び第2電極板間に介在された極板間セパレータとを有し、少なくとも前記第1電極板に前記第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の一の側面には、前記極板間セパレータから一体に延びた少なくとも一重の保護セパレータと、前記第1電極集電体の露出部とがさらに介在されており、前記保護セパレータは、前記第1電極タブが前記第1電極板に配置された部分の位置を基準として端部側に位置する極板間セパレータ端部が、前記第1及び第2電極板間に介在されたものであることを特徴とする電極組立体を提供する。
このような本発明の他の特徴によれば、前記第1電極タブは前記電極組立体の中心部の近傍に位置できる。この時、前記第1電極板に前記第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の前記一の側面の反対側の側面には、前記極板間セパレータ及び保護セパレータのうち少なくとも1つのセパレータのみが位置し、電極活物質が位置しない。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記極板間セパレータの端部である保護セパレータは二段に折り曲げられて前記第1及び第2電極板間に介在されたものでありうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第1電極板に前記第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の前記一の側面に延びた前記第1電極集電体の露出部は、前記第1電極集電体から延びたものであり、前記第1電極板に前記第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の一側面に延びた前記第1電極集電体の露出部は、二段に折り曲げられて前記第1及び第2電極板間に介在されたものでありうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第1電極タブは、前記第1電極集電体において前記第1電極集電体の中心部を向いた内側面に位置できる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記保護セパレータのうち少なくとも1つは、前記電極組立体の巻取り方向と反対方向に巻き取られつつ前記極板間セパレータから延びうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第1電極板に前記第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の前記一の側面に延びた前記第1電極集電体の露出部は、前記電極組立体の巻取り方向と反対方向に巻き取られつつ前記第1電極集電体から延びうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記電極組立体は、第1の極板間セパレータ、第1電極板、第2の1枚の極板間セパレータ、及び第2電極板が順に積層された後で巻き取られたものであり、前記保護セパレータは前記第1及び第2の極板間セパレータのうち少なくとも1つの極板間セパレータから延びうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、少なくとも第1電極活物質が塗布される開始位置と第2電極活物質が塗布される開始位置とが同じでありうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第1電極板に前記第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の一側面には、前記保護セパレータと、前記第1電極集電体の露出部とを介して、前記第2電極板が位置する。
本発明は、前述のような目的を達成するために、少なくとも第1電極活物質が塗布された第1電極集電体を含み、前記第1電極集電体において前記第1電極活物質が塗布されておらず露出された露出部に第1電極タブが配置された第1電極板と、少なくとも第2電極活物質が塗布された第2電極集電体を含み、前記第2電極集電体において前記第1電極活物質が塗布されておらず露出された露出部に第2電極タブが配置された第2電極板とを含み、前記第1及び第2電極板が2つのセパレータ間及びそのいずれか1つの一面にそれぞれ介在されて積層されることによって積層体を形成しており、当該積層体は、巻芯に挿入されて巻き取られており、前記2つのセパレータのうち少なくとも1つと前記第1電極集電体の露出部とは前記巻芯を通って当該巻芯から前記巻芯円周長さの半分の長さ以上にわたって引き出された後巻き取られており、前記巻芯から引き出されたセパレータは、前記第1電極タブが前記第1電極板に配置された部分の位置を基準として端部側に位置するセパレータ端部が、前記第1及び第2電極板間に介在されることを特徴とする電極組立体を提供する。
本発明の他の特徴によれば、前記セパレータが巻芯から引き出された部分は、前記第1電極板に第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の一の側面まで延びうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第1電極板に第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の前記一の側面には、前記セパレータが引き出された部分と前記電極板間のセパレータとを介して第2電極板が位置できる。
この時、前記第1電極集電体の露出部の引き出された部分は、前記第1電極板に第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の前記一の側面まで延びており、前記第1電極板に第1電極タブが配置された部分における前記第1電極集電体の前記一の側面まで延びた第1集電体の露出部の一の側面には、前記セパレータが引き出された部分を介して第2電極板が位置できる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第1電極集電体の露出部が巻芯から引き出された部分の長さは、前記巻芯円周長さの半分の長さと前記巻芯から前記第1電極タブが配置された部分までの距離との和より長く、前記セパレータが巻芯から引き出された部分の長さは、前記第1電極集電体の露出部が巻芯から引き出された部分の長さより長くありうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第1電極集電体が巻芯から引き出された部分が前記巻芯に少なくとも半回転分巻き取られた後に、前記第1電極板が巻き取られたものでありうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第1電極タブは、前記第1電極集電体の前記巻芯側を向いた内側面に位置できる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記セパレータが巻芯から引き出された部分と前記第1電極集電体が巻芯から引き出された部分とは、電極組立体の巻取り方向と反対方向に巻き取られつつ延びたものでありうる。
このような本発明において、前記極板間セパレータおよび前記保護セパレータ、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びこれらを重合した共重合体からなる群から選択された少なくとも1つで形成されており、これらはまた多層構造で形成されるか、分子量が35万以上のポリオレフィン系ポリマーで形成されうる。同様に、前記2つの極板間セパレータおよび前記保護セパレータは、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びこれらを重合した共重合体からなる群から選択された少なくとも1つで形成されており、これらはまた多層構造で形成されるか、分子量が35万以上のポリオレフィン系ポリマーで形成されうる。
前記第1及び第2電極板のうち隣接する他の極性の電極板の活物質と前記極板間セパレータを介在して出合わない電極板の部分には、活物質が塗布されていないものでありうる。同様に、前記第1及び第2電極板のうち隣接する他の極性の電極板の活物質と前記2つのセパレータのうちの1つを介在して出合わない電極板の部分には、活物質が塗布されていないものでありうる
それだけでなく、前記第1電極活物質はリチウム系酸化物であり、第2電極活物質は炭素物質であり、前記第1電極集電体はアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成され、前記第2電極集電体は銅または銅合金で形成されうる。
本発明において、前記電極組立体は円筒形カン、角形カンまたはパウチケースに収容されて二次電池として組み立てられる。
本発明は前記目的を達成するために、前述のような電極組立体をカンに収容したことを特徴とする二次電池を提供する。
本発明の二次電池によれば次のような効果を得られる。
第一に、電極タブが位置した部分で発熱によってセパレータが破損されて電極間の電気的な短絡が発生することを防止できる。
第二に、電極タブにバーなどの表面欠陥が存在し、このバーなどの表面欠陥によりセパレータが損傷される場合にも電極間の電気的な短絡を防止できる。
第三に、電池の安全性がさらに向上される。
第四に、電極タブが位置した部分の電気的な短絡の防止を既存の設備をそのまま利用して行える。
第五に、第1及び第2電極板の電極合剤の開始位置を同一にして電極組立体の体積の不要な増大を防止できる。
以下、添付された図面を参照しつつ本発明の望ましい実施例についてさらに詳細に説明する。本明細書では本発明の望ましい実施例として本発明の電極組立体(電極ゼリーロール)を備えた円筒形電池について説明するが、このことは、本発明の電極組立体が単に円筒形電池に限定されることを意図したものではなく、本実施例のような電極ゼリーロールが備えられる電池としては、いかなる形態のものでも適用可能である。また、本発明は二次電池以外にも、一次電池にも適用できる。
図1は、本発明の望ましい一実施例による巻取り型電極組立体を備えた円筒形二次電池の横断面図である。図1に示されるとおり、円筒形カン1の内部には、巻取り型電極組立体20が収容されており、この巻取り型電極組立体20は、第1電極板21と第2電極板31とが互いに絶縁されるように第1電極板21と第2電極板31との間にセパレータ40を介在させて巻き取られたものである。前記円筒形カン1は金属で構成されており、それ自体が第1電極板または第2電極板の端子の役割を担うことができる。本発明の望ましい一実施例によれば、円筒形カン1は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成されており、第2電極板31に電気的に連結されて第2電極端子を形成する。
前記電極組立体20は、第1電極板21及び第2電極板31からそれぞれ外部に引き出された第1電極タブ25及び第2電極タブ35を有する。前記第1電極タブ25は、巻取り型電極組立体20の中心部分(巻芯部分)の近傍から引き出されており、前記第2電極タブ35は前記電極組立体20の外郭部から引き出されている。前記第1電極タブ25は上方に引き出されてカン1を密封するキャップ組立体2に電気的に連結され、前記第2電極タブ35は下方に引き出されてカン1の底部3に電気的に連結される。従って、前記第1電極タブ25が連結されたキャップ組立体2は第1電極端子部として機能し、前記第2電極タブ35が連結されたカン1は全体が第2電極端子部として機能する。
一方、本発明の望ましい一実施例による前記電極組立体20を図2に示す。電極組立体20は、図2に示されるような第1電極板21及び第2電極板31を有する。本発明の望ましい一実施例によれば、前記第1電極板21は正極板になり、前記第2電極板31は負極板になりうるが、必ずしもこれに限定されず、その極性が反対であってもよい。以下では、前記第1電極板21が正極板、前記第2電極板31が負極板である場合を例にとって説明する。
図2に示されるように、第1電極板21は、第1電極集電体22と、電極活物質を含んだ電極合剤23とを有し、第2電極板31は、第2電極集電体32と、電極活物質を含んだ電極合剤33とを有する。図2は本発明の望ましい一実施例による電極組立体20の巻芯部の付近を示したものであり、図3は図2による電極組立体を巻き取る方法を示したものである。図2及び図3を参照して本発明の電極組立体20をさらに詳細に説明すれば次の通りである。
前記電極組立体がリチウム二次電池の電極組立体として使われる場合、前記第1電極板21は正極板として使われうる。この時、前記第1電極集電体22はストリップ状の金属薄板を用いて形成されており、望ましくはアルミニウム薄板を用いて形成される。前記第1電極集電体22の少なくとも一つの面に形成される第1電極合剤23は、たとえば、リチウム系酸化物の第1電極活物質、バインダ、可塑剤、及び導電剤などが含まれる混合物からなる。このような第1電極板21には、前記第1電極集電体22の少なくとも一つの面に前記第1電極合剤23が塗布されたコーティング部が形成されており、前記第1電極集電体22の先端(電極組立体の中心に近い側の端部)にはこの第1電極合剤23が塗布されておらず露出されている第1電極露出部24を備える。
一方、負極板として使われる第2電極板31では、たとえば、第2電極集電体32として銅薄板が使われ、前記第2電極集電体32の少なくとも一面に形成される第2電極合剤33は、たとえば、炭素材の第2電極活物質、バインダ、可塑剤、及び導電剤などが含まれる混合物からなる。このような第2電極板31は、前記第2電極集電体32の少なくとも一つの面に前記第2電極合剤33が塗布されたコーティング部が形成されており、前記電極組立体20の最外郭部(図示せず)には、第2電極合剤33が塗布されておらず、第2電極集電体32が露出された第2電極露出部を備える。この最外郭の第2電極露出部には、図1に示されるように第2電極タブ35が溶接されうる。一方、図2に示されるとおり、第2電極集電体32は、その先端部分においても、第2電極露出部34を備えている。すなわち、電極組立体20の中心部にも第2電極露出部34が若干残っているようにして、巻取り時に巻芯が容易に挿入されて、この巻芯により巻取りが容易になされることを可能としている。
前記第1電極露出部24に溶接される第1電極タブ25は、たとえば、アルミニウムからなり、前記電極組立体の最外郭部に溶接される第2電極タブ35は、たとえば、ニッケルからなる。
このような第1及び第2電極板21,31は、その間にセパレータ40が介在されて互いに絶縁されるように積層された後に巻き取られて電極組立体20を形成する。前記セパレータ40は第1及び第2電極板21,31間を相互に絶縁する一方、各極板の間で活物質イオンの交換をできるようにして電池反応を行えるようにする。前記セパレータ40は電極組立体20の各電極板が収縮及び膨脹されても電極板間を完全に絶縁できるように十分な長さとすることが望ましい。
前記セパレータ40としては、リチウム二次電池に適用可能な全てのセパレータが使われうるが、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びそれらを重合したコポリマー(共重合体)からなる群から選択された少なくとも1つで形成され得る。あるいは、セパレータ40は、分子量が35万以上のポリオレフィン系ポリマー、または多層構造のポリマーから形成されてもよい。
このようなセパレータ40としては、たとえば、ゲル状のシートをニ軸延伸させて脱溶媒して形成される。ここで、ゲル状のシートは、たとえば、平均分子量200〜250万のUHMWPE(超高分子量ポリエチレン)18重量%と平均分子量40〜50万のHDPE(高密度ポリエチレン)82重量%からなる組成物(溶液)を用いて形成される。また、セパレータ40は、それぞれ細孔の直径が0.01〜0.05μmであるポリプロピレン、ポリエチレン、及びポリプロピレンの3層構造であってもよい。さらにセパレータ40は、ポリエチレン2枚を合わせて熱を加えて融着させて形成されてもよく、、ポリエチレン単層で形成されてもよい。
そして、このような電極組立体20は前記カン1に収納され、このカン1には電解液が充填される。電解液としては、リチウム塩にカーボネート系有機溶媒が混合された液を使用できる。また、電解液には、フロロベンゼンのようなハロゲン化された芳香族化合物などを添加できる。
本実施の形態において、前記のようなセパレータ40には、第1及び第2セパレータ41,42という2つのセパレータが含まれる。前記第1及び第2電極板21,31は、前記2つの第1セパレータ41と第2セパレータ42との間、および第1セパレータ41又は第2セパレータ42の一の側面上にそれぞれ介在されて巻き取られる。すなわち、図2に示されるように、第1セパレータ41は、第1及び第2電極板21,31間に挟まれており、第2セパレータ42は、巻き取られる方向の外側である第1電極板21の一の側面に形成される。このように2つのセパレータを利用して巻き取らせることにより電極組立体20の各電極板間は絶縁されうる。しかしながら、このようなセパレータの配置は必ずしもこれに限定されず、巻き取られた第1及び第2電極板21,31を互いに絶縁させる構造ならばいかなる構造でも適用可能である。たとえば、1つのセパレータを使用してこれを第1及び第2電極板21,31間及びいずれか1つの電極板の一側面に配置して巻き取らせることもできる。
また、前記第1セパレータ41は、第1極板間セパレータ41aと、当該第1極板間セパレータ41aから延びた第1保護セパレータ41bとを含む。同様に、第2セパレータ42は、第2極板間セパレータ42aと、当該第2極板間セパレータ42aから延びた第2保護セパレータ42bとを含む。前記第1及び第2極板間のセパレータ41a,42aは、それぞれ第1及び第2電極板21,31の第1及び第2電極合剤23,33がコーティングされている部分間で各極板間の活物質イオンを交換させることによって電池の隔離膜として使われる部分をいう。一方、前記第1及び第2保護セパレータ41b,42bは、図2に見られるように、前記第1及び第2極板間のセパレータ41a,42aから延びたものであり、第1及び第2保護セパレータ41b,42bのうちの少なくとも1つが、前記第1電極板21に第1電極タブ25が配置された部分において前記第1電極板21の一の側面にさらに介在しており極板間での電気的な短絡を防止するようにした部分をいう。
本発明の望ましい一実施例によれば、前記第1及び第2保護セパレータ41b,42bは、それぞれ前記第1及び第2極板間のセパレータ41a,42aの端部であり、それら第1及び第2保護セパレータ41b,42bは、第1電極板21に第1電極タブ25が配置された部分における第1電極板21の一の側面(外側面)にさらに介在させている。この時、図2に見られるように、前記第1電極タブが位置する部分の第1電極板21の外側面には、極板間のセパレータと第1及び第2保護セパレータ41b,42bとを介して第2電極板31を配置することができる。このように、第1電極板21に第1電極タブ25が配置された部分において、第1及び第2保護セパレータ41b,42bを第1及び第2電極板21,31間にさらに介在させるのは、前述のように、第1電極タブ25が位置した部分では電荷の集中による発熱によって薄いセパレータが破損されやすく、これによって極板間の電気的な短絡が発生する恐れがあるためである。
すなわち、図2のように、この第1電極タブ25が配置された部分において、前記第1及び第2極板間のセパレータ41a,42aの端部である第1及び第2保護セパレータ41b,42bが第1及び第2電極板21,31間にさらに介在することにより、第1電極タブ25が配置された部分での第1及び第2電極板21,31間の絶縁効果をさらに増大させることができる。従って、この部分での極板間セパレータが発熱により破損されるにしても上記の通りに保護セパレータがあることにより極板間の電気的な短絡は防止される。
このような効果は、上記の通りに発熱によるセパレータの破損の場合に限られない。第1電極タブ25にバーなどの表面欠陥が発生するなど表面粗度のよくない時、このような表面欠陥などによりセパレータが破損されて極板間の電気的な短絡が発生する危険についても、同様に、防止できる。この時、前記第1電極板21に前記第1電極タブ25が配置された部分における前記一の側面の反対側の側面(他側面)には、図2に見られるように、セパレータのみが位置し、電極活物質が位置しないようにする。この結果、第1電極タブ25が配された部分での電気的な短絡の危険性を徹底的に防止している。
このようにセパレータの破損による極板間の電気的な短絡現象を防止するための保護セパレータは、図2に見られるように、第1及び第2保護セパレータ41b,42bの両方ともを、前記第1電極タブ25が位置する部分に挿入させるように構成してもよく、それら保護セパレータ41b,42bのうちいずれか1つのの保護セパレータ41b,42bだけを、前記第1電極タブ25が位置する部分に挿入させることにように構成してもよい。
一方、前記のような保護セパレータ41b,42bは、図2に見られるように、前記第1及び第2極板間のセパレータ41a,42aから二段に折り曲げられて延び、このように二段に折り曲げられた後には前記電極組立体20の巻取り方向と反対方向に巻き取られつつ延び、前記第1及び第2電極板21,31間に介在された第1極板間セパレータ41aの外側面に挿入される。なお、図示していないが、もし保護セパレータとして、第2保護セパレータ42bだけが延びて前述の位置に挿入されてもよい。この場合には、図面には示されていないが、前記第2保護セパレータ42bが、第1極板間セパレータ41aと第1電極板21間に挿入され、前記第1電極タブ25が配置された部分まで延びるようにできることはもちろんである。
また、たとえ図面に図示されていないが、前記第1電極集電体22に前記第1電極タブ25が配置された部分における第1電極集電体22の外側には、2つのセパレータである第1及び第2極板間セパレータ41a,42aが配置されてもよい。それだけではなく、前記第1電極集電体22に前記第1電極タブ25が配置された部分の外側には、このように2つ以上のセパレータが介在された状態で第1電極集電体22の露出部が介在されてもよい。
一方、このような保護セパレータ41b,42bの挿入は現在使われている電極組立体の巻取り設備によって簡単になされうる。
すなわち、図3に示されるとおり、マンドレルのような巻芯50を利用して電極組立体を巻き取る場合、2つのセパレータ、すなわち第1及び第2セパレータ41,42を巻芯50に挟み、この第1及び第2セパレータ41,42間に第1電極板21を介在させ、第1セパレータ41の他の一面には第2電極板31を位置させた後、図3の矢印方向に前記巻芯50を回転させることによって電極組立体を形成する。
この時、前記第1及び第2セパレータ41,42のみを巻芯50を通して巻芯50の端部から十分な長さL1ほど延びるように引き出した後、巻芯50を回転させる。それにより、巻芯50から引き出された長さL1ほどの第1及び第2セパレータの部分が、図3の矢印方向で示されるように、巻芯50の回転方向と反対方向に回転するようになり、このように反対方向に巻き取られたセパレータの部分が第1電極タブ25が配置された第1電極板21の部分まで延びて、図3に示されるように、第1セパレータ41の面上を覆うようになり、その状態で巻き取られ続けて図3でのように第1及び第2保護セパレータ41b,42bになる。
従って上記の通り、巻芯50を通過したセパレータの長さL1は少なくとも前記巻芯50の円周長さの半分以上ではある必要がある。このように巻芯50を通過したセパレータの長さL1が前記巻芯50の円周長さの半分程度の場合は、図3に示されるように、第1電極タブ25が第1電極露出部24の最先端に溶接されており、このような第1電極板21の先端を巻芯50の入口に隣接させた状態で巻き取った時である。したがって、厳密には、セパレータが前記巻芯50と通して引き出された部分の長さL1は前記巻芯50の円周長さの半分の長さと前記巻芯50から前記第1電極タブ25が配置された部分までの距離との和よりは長い必要がある。このように、、セパレータが巻芯50を通して引き出された部分の巻芯50の端部からの長さL1が設定されることによって、この余分のセパレータが第1電極タブ25が配された部分の上側面を覆ってこの部分を保護できる。
このような余分のセパレータの長さL1が長すぎる場合には、電極組立体の厚さを不要に厚くさせるためにあまり長くしないことが望ましい。図3に示されるとおり、前記巻芯50を通過した第1及び第2セパレータ41,42の保護セパレータ41b,42b部分が巻芯50を半周分回って第2電極板31が始まる部分まで延びる程の長さ、すなわち巻芯50の円周長さの半分の長さと前記巻芯50から前記第2電極板31が始まる部分までの距離との和以下とするのが望ましい。
このように巻き取られた電極組立体は、巻き取られた後に図3に見られる巻芯50を除去して図2のような状態とすることもでき、この巻芯50をそのまま保持してもよい。
一方、前記のような極板間の電気的な短絡現象を防止する効果は、図2に示されるとおり、前記第1電極タブ25が、前記第1電極集電体22において巻芯部側に向かう内側面に溶接されることによってその効果をさらに増大させることができる。
すなわち、図2に見られるように、第1電極タブ25が第1電極集電体22の巻芯部側に向かう内側面、すなわち前記電極組立体20の中心部側に向かう面に溶接される場合には、第1電極タブ25が電極組立体20の中心部に向かい、この第1電極タブ25と直接的に出合う(対面する)ものは、セパレータだけであり、電極活物質は位置しないので、第1電極タブ25に万が一バーがあったとしてもこのバーによって電気的な短絡現象が発生する余地をなくすことができる。
また、第1電極タブ25のバーが電極組立体の外側に向けて突出されているとしても、このバーにより電気的な短絡が発生するためには第1電極集電体22と保護セパレータなどのセパレータを同時に損傷させねばならないために、電気的な短絡の可能性はさらに低くなる。
そして、第1電極タブ25が位置した部分での発熱によるセパレータの破損によって極板間の電気的な短絡が発生する現象は、第1電極集電体22に第1電極タブ25が設けられた部分における第1電極集電体22のする外側面に存在する第1及び第2保護セパレータ41b,42bによって十分に防止されうる。
以上説明したのは図2に見られるように、第1電極タブ25が第1電極集電体22の巻芯部側に向かう内側面に溶接されている場合であったが、本発明はそれ以外にも図4に見られるように、前記第1電極タブ25を第1電極集電体22の外側面、すなわち前記電極組立体20の外側に向いた面に溶接することもできる。この場合にも前述のように、保護セパレータにより電気的な短絡形状を防止する効果を得られる。
一方、上記の通りに、保護セパレータを使用して、第1電極タブ25が配置された部分を保護するようにすれば、図2ないし図4に示されるように、各電極板21,31の電極合剤23,33が始まる点を同一にできる。従って、巻取り量を増やすことなく、電池反応領域を広げることができて容量を増大することができる。また、図面には示されていないが、例えば、第1電極板21の第1電極合剤23が始まる点を第1電極タブ25に隣接させることによって、電池反応に参与できる領域を広げることができる。
また、前記第1及び第2電極板21,31のうち隣接する他の極性の電極板の活物質とセパレータを介在して対面していない電極板の部分は活物質が塗布されていないものであってもよい。すなわち図5に見られるように、巻き取られる巻取り中心部において、セパレータを介して第1電極板21と出合う(対面する)第2電極板31の先端部では、第2電極集電体32を中心にして内側に位置する活物質層33aと外側に位置する活物質層33bの開始部の位置を異ならせて電池反応に関与できない面には電極合剤を塗布しないようにする。これにより、不要に電極組立体の体積を増大させないようにできる。このように非対称的な活物質の塗布は第1及び第2電極板21,31にそれぞれ適用でき、電池の最外郭部にも同様に適用できる。
このような電極組立体の巻取り設計、すなわち各電極板において、電極合剤が塗布され始める部分、または電極合剤が塗布されていない極板露出部の開始点は設計条件によって多様に変形されうることはもちろんである。
本発明によれば、上記の通りに、第1電極板21に第1電極タブ25が配置された部分において電気的な短絡現象をさらに防止できるようにするために、前述したような保護セパレータの付加に加え、図6に示されるとおり、第1電極板21に第1電極タブ25が配置された部分における第1電極板21の一の側面に、第1電極集電体の第1電極露出部をさらに介在させうる。
すなわち図6に示されるとおり、第1電極板21の第1電極タブ25が配置された部分における第1電極板21の一の側面、すなわち、第1極板間セパレータ41aと反対側に配に第1及び第2保護セパレータ41b,42bを位置させた状態で、この第1及び第2保護セパレータ41b,42b間に第1電極露出部24の延びた部分24aを介在させる。これにより、たとえ第1電極タブ25が配置された部分でセパレータの破損が発生するとしても、その外側面に同じ極性の第1電極露出部24の延長部24aが位置するので、極板間の電気的な短絡をさらに確実に防止できるようになる。
このように図6の電極組立体の製造方法は、図7に示されるが、これは前述した図3による製造方法とほぼ同一である。前述のように、巻芯50を通過するように第1及び第2保護セパレータ41b,42bを長さL1だけ延長すると同時に、第1及び第2セパレータ41,42間に配された第1電極板21から第1電極露出部24を巻芯50を通過して所定の長さL2ほど延ばした後、巻芯50を図7の矢印方向に回転させて巻き取らせる。この時、巻芯50を通過した第1電極露出部24の延長部24aの長さL2は前述のように、少なくとも巻芯50の円周長さの半分以上ではなければならず、さらに厳密には巻芯50の円周長さの半分の長さと巻芯50から第1電極タブ25までの距離との和よりは長くなければならない。ただし、この時、巻芯50を通過した第1電極露出部24の延長部24aの長さL2は巻芯50を通過した第1及び第2保護セパレータ41b,42bの長さL1よりは短くなければならない。前記L2がL1より長くなれば、巻き取りによって再び巻かれた時、延長部24aが第2電極板31と接触する心配があるためである。
前記のような方法により巻き取られた第1電極露出部24の延長部24aは第1及び第2保護セパレータ41b,42bと同様に前記巻芯50により二段に折り曲げられて第1電極タブ25が配された外側に置かれるようになり、結果的に電極組立体の巻取り方向と反対方向に巻き取られつつ第1電極板21の第1電極タブ25が配された部分の一側面に延びるようになる。
以上説明したのは第1電極タブ25が第1電極集電体22の巻芯部に向かう内側面に溶接された場合であり、これは、図8に示されるように、第1電極タブ25が第1電極集電体22の外側面に溶接された場合にも適用されうることは前述したとおりである。
一方、上記の通りに、第1電極露出部24の延長部24aを第1及び第2保護セパレータ41b,42b間に位置させる代わりに、図9に示されるように、第1保護セパレータ41aのみが、第1電極板21の第1電極タブ25が配置された部分の一側面に延びるようにもできる。この場合にも第1電極タブ25が配された部分の外側には第1電極露出部24の延長部24aが保護機能を行うので、前記のような効果を十分に発揮することができる。
前記のような電極組立体は、また前述のように、前記第1及び第2電極板21,31のうち隣接する他の極性の電極板の活物質とセパレータを介して出合わない電極板の部分に活物質を塗布させないようにもできる。すなわち図10に見られるように、巻き取られる巻取り中心部において、第1電極板21とセパレータを介して出合う第2電極板31の先端部では、第2電極集電体32を中心として内側に位置した活物質層33aと外側に位置した活物質層33bの開始部の位置を異ならせて電池反応に関与できない面には電極合剤を塗布しないようにする。これにより、電極組立体の体積を不要に増大させないようにできる。このように非対称的な活物質の塗布は第1及び第2電極板21,31にそれぞれ適用でき、電池の最外郭部にも同様に適用できる。
これ以外にも前述のような技術的思想は前述したような多様な電極組立体の設計にそのまま採用できるだけではなく、図1ないし図10に示されたような円筒形電池のみならず、角形電池及びパウチ型電池にもそのまま採用されうる。これは前述の通りに製造された電極組立体を加圧して扁平にした後で角形カン及びパウチケースに収納できるからである。
また、以上の説明では、第1電極タブが配された部分での保護機能を説明したが、これは第2電極タブが配された部分でも同様に適用されうるのはもちろんである。
下記の表1は前記図2に示される実施例による二次電池と、従来のように電極タブが位置する部分に一重のセパレータのみが介在された二次電池との安全性を評価した結果を示したものである。表1による試験では、本発明による実施例と比較例の二次電池について、それぞれ5個ずつ用いて試験した。
実施例と比較例の二次電池は同類のセパレータを使用し、比較例の場合、巻取り中心部で電極タブが位置した部分に一重のセパレータが介在されており、実施例の場合、巻取り中心部で電極タブが位置した部分に3つのセパレータが介在されている。
下の試験で、過充電試験では、実施例と比較例の二次電池を定格容量の250%まで充電させた後で電池外観を観察する。
貫通試験では、実施例と比較例の二次電池を標準充電させ、その後、10分以上72時間以内休止させた後、それら電池を平らな面に置いてくぎやノミのような導電性素材で貫通させ、その後、電池表面の温度が40℃以下になるまで保持し、その後貫通した素材を取り除いて10分間電池の表面温度と外観とを観察する。
衝突試験では、実施例と比較例の二次電池を標準充電させた後、10分以上72時間以内休止させた後、それら電池を平らな面に置いて電池の長手方向に垂直に直径15.8Φの棒を載せて置き、61cm高さから9.1kgの重さを落とす。そして、電池表面の温度が40℃以下になるまで保持した後、ジグを取り除けて10分間電池表面の温度と外観とを観察する。
圧壊試験では、実施例と比較例の二次電池を標準充電させ、その後、10分以上72時間以内休止させた後、それら電池を2枚の鉄板に挟んで13KNの力を加えて圧縮するか、初期厚さの2/3まで圧縮する。その後、電池表面の温度が40℃以下になるまで保持した後、ジグをとって10分間電池表面の温度及び外観を観察する。
落下試験は、実施例と比較例の二次電池を1.9m及び10mから落下させた時、電池の外観を観察するものである。
熱露出試験では、実施例と比較例の二次電池を標準充電させ、その後、10分以上72時間以内休止させた後、それらをチャンバ内に置き、1分当たり5℃ずつ温度を上昇させ、150℃に到達した時から1時間保持させつつその表面温度及び外観を観察する。
下の表1で、L0は外観上変化がない場合を示し、漏れ液がなく閃光がない場合、または電池の密閉性を保持しつつ試験中の衝撃によって変形した場合を含む。
L1は電解液のような内部構成物の一部が損失されて初期電池重さの0.1%以上減少した場合、またはベント(Vent)など電池の設計上破壊されうる部分が破壊された場合、または目視時に電池の外観に電解液などが噴出された痕跡がある場合をいう。漏れ液があるか否かを確認するためには、必ず該当試験後に重さを測定して初期重さと比較せねばならないが、安全性試験項目の場合にはこれを省略できる。L1は、発煙、ガス噴出、発火を伴わずに試験中の衝撃により電池の機構物が破壊されて内部の電解液が漏れた場合を含む。
L2は熱の異常発生を伴わない煙の発生があって電池表面の温度が200℃を超えない状態をいい、電池内部からの蒸気発生などが起きた場合をいう。
L3は熱の異常発生を伴う煙の発生があって電池表面の温度が200℃を超えて激烈にガスが放出される状態、あるいは外観上煙発生の痕跡が観察されなくとも熱の異常発生により電池表面の温度が200℃を超える状態をいう。
L4は電池の内容物が自己発火して炎が出て燃える状態で激烈に炎が発生して持続される状態、または外装材に燃えた痕跡が残って発火と推定される状態をいう。
L5は電池内部からの圧力により内部構造物が放出されて電池ケースが電池の設計上破壊されうる部分以外の部分が破壊されて破片が放出される状態をいう。
次の熱露出試験では、電池がチャンバの温度が150℃になった時点からL5に達した時間を示している。
Figure 0004373269
上の表1に見られるように、過充電、貫通及び落下試験では本発明による実施例と比較例とがいずれも同じ結果を示した。
しかし、圧壊試験では本発明による実施例では5つ全てから漏れ液(L1)だけ発生した。一方、比較例の場合には圧壊試験で2つは漏れ液(L1)が発生し、3つには閃光(L2)が発生した。そして、衝突試験では本発明による実施例では5ついずれにいかなる異常もなかったが、従来技術による比較例の場合には2つが発火して炎が生じる結果が発生した。
一方、熱露出試験では本発明による実施例では13分以上が過ぎて破損するのに反し、比較例の場合には10分が過ぎて破損した。
前記の結果からも分かるように、本発明による電極組立体を採用すれば、異常な条件下にいおても、安全性がよくなるのが分かる。特に熱露出試験において、少なくとも3分以上の差を示すことが分かる。
以上のとおり、本発明は図面に図示された実施例を参照しつ説明されたが、それは例示的なものに過ぎず、当分野で当業者によって多様な変形及び均等な他実施例が可能であることは明らかである。従って、本発明の真の保護範囲は、実施例に限定されることなく、特許請求の範囲によって定められる。
本発明の巻取り型電極組立体及びこれを備えた二次電池は、安全性の必要とされる携帯電話、ノート型パソコン、カムコーダなどの先端電子機器分野で広く適用可能である。
本発明の電極組立体を収容する円筒形二次電池の一実施例を図示した断面図である。 本発明の望ましい一実施例による電極組立体の中心部を図示した断面図である。 図2の電極組立体の巻取り方法を示す図面である。 図2による電極組立体の他の一実施例を示す断面図である。 図2による電極組立体の他の一実施例を示す断面図である。 本発明の望ましいさらに他の一実施例による電極組立体の中心部を図示した断面図である。 図6の電極組立体の巻取り方法を示す図面である。 図6による電極組立体の他の一実施例を示す断面図である。 図6による電極組立体のさらに他の一実施例を示す断面図である。 図6による電極組立体のさらに他の一実施例を示す断面図である。
符号の説明
1 円筒型カン、
2 組立体、
3 底部、
20 電極組立体、
21,31 第1及び第2電極板、
25,35 第1及び第2電極タブ。

Claims (49)

  1. 少なくとも第1電極活物質が塗布された第1電極集電体を含み、前記第1電極集電体において前記第1電極活物質が塗布されておらず露出された露出部に第1電極タブが配置された第1電極板と、
    少なくとも第2電極活物質が塗布された第2電極集電体を含み、前記第2電極集電体において前記第2電極活物質が塗布されておらず露出された露出部に第2電極タブが配置され、前記第1電極板と共に巻き取られた第2電極板と、
    前記第1及び第2電極板間に介在された極板間セパレータと、を有し、
    少なくとも前記第1電極板に前記第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の一の側面には、前記極板間セパレータから一体に延びた少なくとも一重の保護セパレータがさらに介在されており、
    前記保護セパレータは、前記第1電極タブが前記第1電極板に配置された部分の位置を基準として端部側に位置する極板間セパレータ端部が、前記第1及び第2電極板間に介在されたものであることを特徴とする電極組立体。
  2. 前記第1電極タブは前記電極組立体の前記中心部の近傍に位置することを特徴とする請求項1に記載の電極組立体。
  3. 前記第1電極板に前記第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の前記一の側面の反対側の側面には、前記極板間セパレータと前記保護セパレータとのうちの少なくとも1つのセパレータのみが位置し、電極活物質が位置しないことを特徴とする請求項2に記載の電極組立体。
  4. 前記極板間セパレータの端部である前記保護セパレータは、二段に折り曲げられて前記第1及び第2電極板間に介在されることを特徴とする請求項に記載の電極組立体。
  5. 前記第1電極タブは、前記第1電極集電体において前記電極組立体の中心部を向いた内側面に位置することを特徴とする請求項1に記載の電極組立体。
  6. 前記保護セパレータのうち少なくとも1つは、前記電極組立体の巻取り方向と反対方向に巻き取られつつ前記極板間セパレータから延びていることを特徴とする請求項1に記載の電極組立体。
  7. 前記電極組立体は、第1の極板間セパレータ、第1電極板、第2の極板間セパレータ、及び第2電極板が順に積層された後に巻き取られたものであり、前記保護セパレータは前記第1及び第2の極板間セパレータのうち少なくとも1つの極板間セパレータから延びていることを特徴とする請求項1に記載の電極組立体。
  8. 少なくとも第1電極活物質が塗布される開始位置と第2電極活物質が塗布される開始位置とが同じであることを特徴とする請求項1に記載の電極組立体。
  9. 前記第1電極板に前記第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の前記一の側面には、前記保護セパレータを介して、前記第2電極板が位置することを特徴とする請求項1に記載の電極組立体。
  10. 前記第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の前記一の側面に介在する保護セパレータのうち少なくとも1つは、前記第1電極タブが配置された部分における第1及び第2電極板間に位置した極板間セパレータの外側面に接するように延びていることを特徴とする請求項に記載の電極組立体。
  11. 少なくとも第1電極活物質が塗布された第1電極集電体を含み、前記第1電極集電体において前記第1電極活物質が塗布されておらず露出された露出部に第1電極タブが配置された第1電極板と、
    少なくとも第2電極活物質が塗布された第2電極集電体を含み、前記第2電極集電体において前記第2電極活物質が塗布されておらず露出された露出部に第2電極タブが配置された第2電極板とを有し、
    前記第1及び第2電極板が2つのセパレータ間及びそのいずれか1つの一面にそれぞれ介在されて積層されることによって積層体を形成しており、当該積層体は、巻芯に挿入されて巻き取られており、前記2つのセパレータのうち少なくとも1つは前記巻芯を通って当該巻芯から前記巻芯円周長さの半分の長さ以上にわたって引き出された後巻き取られており、
    前記巻芯から引き出されたセパレータは、前記第1電極タブが前記第1電極板に配置された部分の位置を基準として端部側に位置するセパレータ端部が、前記第1及び第2電極板間に介在されることを特徴とする電極組立体。
  12. 前記セパレータが巻芯から引き出された部分は、前記第1電極板に第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の一の側面まで延びていることを特徴とする請求項11に記載の電極組立体。
  13. 前記第1電極板に第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の前記一の側面には、前記セパレータが引き出された部分と他のセパレータの部分とを介して前記第2電極板が位置することを特徴とする請求項12に記載の電極組立体。
  14. 前記第1電極板に前記第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の前記一の側面の反対側の側面には、セパレータのみが位置し、電極活物質が位置しないことを特徴とする請求項12に記載の電極組立体。
  15. 前記セパレータが巻芯から引き出された部分の長さは、前記巻芯円周長さの半分の長さと前記巻芯から前記第1電極タブが配置された部分までの距離との和よりも長いことを特徴とする請求項に11記載の電極組立体。
  16. 前記セパレータが巻芯から引き出された部分が前記巻芯に少なくとも半回転分巻き取られた後に、前記第1電極板が巻き取られていることを特徴とする請求項11に記載の電極組立体。
  17. 前記第1電極タブは、前記第1電極集電体において前記巻芯側を向いた内側面に位置することを特徴とする請求項11に記載の電極組立体。
  18. 前記セパレータが巻芯から引き出された部分は、前記電極組立体の巻取り方向と反対方向に巻き取られつつ延びていることを特徴とする請求項11に記載の電極組立体。
  19. 少なくとも第1電極活物質が塗布された第1電極集電体を含み、前記第1電極集電体において前記第1電極活物質が塗布されておらず露出された露出部に第1電極タブが配置された第1電極板と、
    少なくとも第2電極活物質が塗布された第2電極集電体を含み、前記第2電極集電体において前記第2電極活物質が塗布されておらず露出された露出部に第2電極タブが配置され、前記第1電極板と共に巻き取られた第2電極板と、
    前記第1及び第2電極板間に介在された極板間セパレータと、を有し、
    少なくとも前記第1電極板に前記第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の一の側面には、前記極板間セパレータから一体に延びた少なくとも一重の保護セパレータと、前記第1電極集電体の露出部とがさらに介在されており、
    前記保護セパレータは、前記第1電極タブが前記第1電極板に配置された部分の位置を基準として端部側に位置する極板間セパレータ端部が、前記第1及び第2電極板間に介在されたものであることを特徴とする電極組立体。
  20. 前記第1電極タブは前記電極組立体の中心部の近傍に位置することを特徴とする請求項19に記載の電極組立体。
  21. 前記第1電極板に前記第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の前記一の側面の反対側の側面には、前記極板間セパレータ及び保護セパレータのうち少なくとも1つのセパレータのみが位置し、電極活物質が位置しないことを特徴とする請求項20に記載の電極組立体。
  22. 前記極板間セパレータの端部である保護セパレータは、二段に折り曲げられて前記第1及び第2電極板間に介在されることを特徴とする請求項19に記載の電極組立体。
  23. 前記第1電極板に前記第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の前記一の側面に延びた前記第1電極集電体の露出部は、前記第1電極集電体から延びていることを特徴とする請求項19に記載の電極組立体。
  24. 前記第1電極板に前記第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の一の側面に延びた前記第1電極集電体の露出部は、二段に折り曲げられて前記第1及び第2電極板間に介在されることを特徴とする請求項23に記載の電極組立体。
  25. 前記第1電極タブは、前記第1電極集電体において前記電極組立体の中心部を向いた内側面に位置することを特徴とする請求項19に記載の電極組立体。
  26. 前記保護セパレータのうち少なくとも1つは、前記電極組立体の巻取り方向と反対方向に巻き取られつつ前記極板間セパレータから延びていることを特徴とする請求項19に記載の電極組立体。
  27. 前記第1電極板に前記第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の一の側面に延びた前記第1電極集電体の露出部は、前記電極組立体の巻取り方向と反対方向に巻き取られつつ前記第1電極集電体から延びていることを特徴とする請求項19に記載の電極組立体。
  28. 前記電極組立体は、第1の極板間セパレータ、第1電極板、第2の極板間セパレータ、及び第2電極板が順に積層された後に巻き取られたものであり、前記保護セパレータは前記第1及び第2の極板間セパレータのうち少なくとも1つの極板間セパレータから延びていることを特徴とする請求項19に記載の電極組立体。
  29. 少なくとも第1電極活物質が塗布される開始位置と第2電極活物質が塗布される開始位置とが同じであることを特徴とする請求項19に記載の電極組立体。
  30. 前記第1電極板に前記第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の前記一の側面には、前記保護セパレータと前記第1電極集電体の露出部とを介して、前記第2電極板が位置することを特徴とする請求項19に記載の電極組立体。
  31. 少なくとも第1電極活物質が塗布された第1電極集電体を含み、前記第1電極集電体において前記第1電極活物質が塗布されておらず露出された露出部に第1電極タブが配置された第1電極板と、
    少なくとも第2電極活物質が塗布された第2電極集電体を含み、前記第2電極集電体において前記第1電極活物質が塗布されておらず露出された露出部に第2電極タブが配置された第2電極板とを含み、
    前記第1及び第2電極板が2つのセパレータ間及びそのいずれか1つの一面にそれぞれ介在されて積層されることによって積層体を形成しており、当該積層体は、巻芯に挿入されて巻き取られており、前記2つのセパレータのうち少なくとも1つと前記第1電極集電体の露出部とは前記巻芯を通って当該巻芯から前記巻芯円周長さの半分の長さ以上にわたって引き出された後巻き取られており、
    前記巻芯から引き出されたセパレータは、前記第1電極タブが前記第1電極板に配置された部分の位置を基準として端部側に位置するセパレータ端部が、前記第1及び第2電極板間に介在されることを特徴とする電極組立体。
  32. 前記セパレータが巻芯から引き出された部分は、前記第1電極板に第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の一の側面まで延びていることを特徴とする請求項31に記載の電極組立体。
  33. 前記第1電極板に第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の前記一の側面には、前記セパレータが引き出された部分と少なくとも一つの他のセパレータ部分とを介して前記第2電極板が位置することを特徴とする請求項32に記載の電極組立体。
  34. 前記第1電極集電体の露出部の引き出された部分は、前記第1電極板に前記第1電極タブが配置された部分における前記第1電極板の前記一の側面まで延びており、前記第1電極板に第1電極タブが配置された部分における前記第1電極集電体の前記一の側面まで延びた第1電極集電体の露出部の一の側面には、前記セパレータが引き出された部分を介して第2電極板が位置することを特徴とする請求項33に記載の電極組立体。
  35. 前記第1電極集電体の露出部が巻芯から引き出された部分の長さは、前記巻芯円周長さの半分の長さと前記巻芯から前記第1電極タブが配置された部分までの距離との和より長く、前記セパレータが巻芯から引き出された部分の長さは、前記第1電極集電体の露出部が巻芯から引き出された部分の長さより長いことを特徴とする請求項31に記載の電極組立体。
  36. 前記第1電極集電体が巻芯から引き出された部分が前記巻芯に少なくとも半回転分巻き取られた後に、前記第1電極板が巻き取られていることを特徴とする請求項31に記載の電極組立体。
  37. 前記第1電極タブは、前記第1電極集電体において前記巻芯側を向いた内側面に位置することを特徴とする請求項31に記載の電極組立体。
  38. 前記セパレータが巻芯から引き出された部分と前記第1電極集電体が巻芯から引き出された部分とは、電極組立体の巻取り方向と反対方向に巻き取られつつ延びていることを特徴とする請求項31に記載の電極組立体。
  39. 前記極板間セパレータおよび前記保護セパレータ、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びこれらを重合した共重合体からなる群から選択された少なくとも1つで形成されることを特徴とする請求項1ないし請求項10、および請求項19ないし請求項30のうちいずれか1項に記載の電極組立体。
  40. 前記2つのセパレータは、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びこれらを重合した共重合体からなる群から選択された少なくとも1つで形成されることを特徴とする請求項11ないし請求項18、および請求項31ないし請求項38のうちいずれか1項に記載の電極組立体。
  41. 前記極板間セパレータおよび前記保護セパレータ多層構造であることを特徴とする請求項1ないし請求項10、および請求項19ないし請求項30のうちいずれか1項に記載の電極組立体。
  42. 前記2つのセパレータは、多層構造であることを特徴とする請求項11ないし請求項18、および請求項31ないし請求項38のうちいずれか1項に記載の電極組立体。
  43. 前記極板間セパレータおよび前記保護セパレータは、分子量が35万以上であるポリオレフィン系ポリマーで形成されることを特徴とする請求項1ないし請求項10、および請求項19ないし請求項30のうちいずれか1項に記載の電極組立体。
  44. 前記2つのセパレータ分子量が35万以上であるポリオレフィン系ポリマーで形成されることを特徴とする請求項11ないし請求項18、および請求項31ないし請求項38のうちいずれか1項に記載の電極組立体。
  45. 前記第1及び第2電極板のうち隣接する他の極性の電極板の活物質と前記極板間セパレータを介在して出合わない電極板の部分には、活物質が塗布されていないことを特徴とする請求項1ないし請求項10、および請求項19ないし請求項30のうちいずれか1項に記載の電極組立体。
  46. 前記第1及び第2電極板のうち隣接する他の極性の電極板の活物質と前記2つのセパレータのうちの1つを介在して出合わない電極板の部分には、活物質が塗布されていないことを特徴とする請求項11ないし請求項18、および請求項31ないし請求項38のうちいずれか1項に記載の電極組立体。
  47. 前記第1電極活物質はリチウム系酸化物であり、前記第2電極活物質は炭素物質であることを特徴とする請求項1ないし38のうちいずれか1項に記載の電極組立体。
  48. 前記第1電極集電体はアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されており、前記第2電極集電体は銅または銅合金で形成されていることを特徴とする請求項1ないし38のうちいずれか1項に記載の電極組立体。
  49. 請求項1ないし48のうちいずれか1項に記載の前記電極組立体を円筒形カン、角形カンまたはパウチケースに収容したことを特徴とする二次電池。
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